Intelligenza artificiale per aiutare il cancro del polmone non a piccole cellule: misurare la biologia del cancro e la risposta al trattamento tramite imaging (SALMON)

Il cancro del polmone è la principale causa di morte correlata al cancro in tutto il mondo, rappresentando circa 2,1 milioni di decessi nel 2018. Circa l'80% -85% dei tumori polmonari sono NSCLC. I principali sottotipi di NSCLC sono l'adenocarcinoma, il carcinoma a cellule squamose e il carcinoma a grandi cellule. Questi sottotipi, che partono da diversi tipi di cellule polmonari, sono raggruppati insieme come NSCLC. Per questi motivi, la scelta del NSCLC per questo studio è la più rilevante, in quanto vi è un chiaro onere sociale/esigenza clinica che verrà affrontata in SALMON.

Esiste un urgente bisogno di scoprire la composizione genetica e molecolare dei tumori, poiché questa informazione accelererebbe lo sviluppo di terapie antitumorali più efficaci. Poiché i tumori differiscono nella loro composizione biologica, ora i trattamenti possono spesso essere adattati ai singoli pazienti, in una strategia chiamata medicina personalizzata. Il NSCLC illustra perfettamente questo paradigma, con trattamenti mirati a percorsi oncogenici ben definiti (mutazioni del recettore del fattore di crescita epidermico (EGFR), riarrangiamenti del gene della chinasi del linfoma anaplastico (ALK) e del recettore della tirosina chinasi 1 (ROS1), gene B-Rapidly Accelerated Fibrosarcoma ( BRAF) e per il cosiddetto NSCLC "wild-type", immunoterapia (con o senza chemioterapia). Il recente sviluppo di diversi tipi di immunoterapia ha portato a progressi promettenti nel trattamento di pazienti con NSCLC in malattia avanzata o metastatica.

L'imaging medico svolge un ruolo fondamentale nella valutazione dei tumori, incluso il cancro del polmone, poiché fornisce in modo non invasivo le caratteristiche per identificare, caratterizzare e mettere in scena il tumore locale e il suo carico metastatico complessivo. Le informazioni fornite dall'imaging possono ancora essere migliorate con un'accurata analisi post-elaborazione delle immagini, con la "radiomica" che è lo strumento più sofisticato per l'imaging quantitativo. Attraverso la radiomica i dati di imaging ottenuti possono essere collegati a specifiche proprietà biologiche del tumore, acquisite da biopsie tissutali o liquide. Tuttavia, la conoscenza su questo è frammentata fino ad oggi.

Il primo obiettivo di questo studio è generare un atlante radiomico (rATLAS) che fornisca un collegamento più ampio tra descrittori biologici e caratteristiche di imaging medico nel NSCLC, per identificare eventualmente percorsi oncologici attraverso immagini mediche e quantificare il carico complessivo di marcatori specifici per terapie mirate. In particolare, i biomarcatori di imaging in grado di predire l'immunosensibilità e prevedere la prognosi in modo più accurato rispetto a quelli esistenti saranno valutati sulle immagini mediche e confrontati con biopsie tissutali e liquide.

Oltre alla diagnosi e alla stadiazione del NSCLC, l'imaging gioca un ruolo chiave anche nella valutazione del follow-up del paziente, rappresentando il gold standard per la valutazione della risposta alla terapia. Tuttavia, la valutazione delle immagini mediche è soggetta all'interpretazione del radiologo e negli ultimi decenni sono stati fatti molti tentativi per affrontare questo problema. Il RECIST è una misura unidimensionale (diametro più corto/più lungo nel piano di misura) creata nel 2000, aggiornata nel 2009 (RECIST 1.1), con un ramo per l'immunoterapia finalizzato nel 2017 (iRECIST). RECIST, in tutte le sue diverse declinazioni, serve a valutare se un tumore nei pazienti oncologici sta progredendo, regredendo o non è cambiato prima e dopo qualche evento, come la terapia. I criteri RECIST sono riconosciuti sia nell'UE che negli Stati Uniti. Sebbene rappresenti un tentativo internazionale di superare la valutazione soggettiva della risposta del tumore al trattamento del cancro, rimangono errori di misurazione poiché si basa su valutazioni umane. Nel 1976 Moertel e Hanley riconobbero che "il culmine della maggior parte degli studi terapeutici sperimentali per i tumori solidi si verifica quando un [medico] posiziona un righello o un calibro su un nodulo e tenta di stimarne le dimensioni", e con questa misurazione arriva l'inevitabile componente di errore. Nel 2021 questo problema è ancora presente nella pratica clinica, ma negli ultimi anni l'Intelligenza Artificiale (AI) ha dimostrato notevoli progressi nei compiti di riconoscimento delle immagini nella ricerca.

Pertanto, i ricercatori propongono di eliminare le carenze dei bias di misurazione con il secondo obiettivo del nostro studio che si concentra sulla convalida di un nuovo flusso di lavoro RECIST automatizzato (aRECIST) per la valutazione della risposta terapeutica.

Un modulo di consenso informato firmato e datato sarà ottenuto da ciascun paziente prima che venga condotta qualsiasi procedura di screening. I partecipanti saranno iscritti in modo prospettico solo a rATLAS, sia a rATLAS che aRECIST, o considerati come fallimento dello screening. In caso di iscrizione, verrà assegnato un numero di soggetto univoco specifico per lo studio, verrà firmato il modulo di consenso informato e saranno incluse le seguenti valutazioni:

I seguenti dati saranno ottenuti per ciascun partecipante da cartelle cliniche e cartelle cliniche:

• Dati demografici (Età, Sesso, Razza, Paese);
• Dati antropometrici (peso in kg, altezza in cm, indice di massa corporea (BMI) in kg/m^2);
• Anamnesi medica (comorbilità, anamnesi correlata all'oncologia, broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO), malattia polmonare interstiziale (ILD), malattia vascolare polmonare, anamnesi correlata a NSCLC);
• Uso di sostanze (sigarette/sigarette elettroniche/alcool), durata e dose/frequenza [fumo richiesto, altri facoltativi];
• Trattamento concomitante legato solo a immunoterapia, chemioterapia, radioterapia e terapia mirata (sottotipo, nome del farmaco, linea di trattamento (prima/seconda/terza linea), motivo dell'interruzione (regime completato/risposta completata/progressione della malattia/tossicità/altro);
• performance status dell'Eastern Cooperative Oncology Group (ECOG) (da 0 a 5);
• Diagnosi istologica (adenocarcinoma, carcinoma a cellule squamose, carcinoma a cellule grandi, carcinoma a cellule adenosquamose, altro);
• Dati di laboratorio: Ematologia (emoglobina, ematocrito, leucociti, neutrofili, eosinofili, basofili, linfociti, monociti, piastrine) e chimica (sodio, bicarbonato, cloruro, calcio, albumina, magnesio, fosfato, azoto ureico, proteine, urea, potassio, creatinina, velocità di filtrazione glomerulare stimata, bilirubina, bilirubina diretta, aspartato aminotransferasi (AST), alanina aminotransferasi (ALT), fosfatasi alcalina, lattato deidrogenasi (LDH), antigene carcinoembrionale (CEA), carcinoma a cellule squamose (SCC)).

Dall'esame clinico e dall'imaging (e dal rapporto di discussione multidisciplinare se disponibile) verranno registrati i seguenti dati per partecipante: Stadiazione clinica del tumore (cTNM) alla diagnosi iniziale.

Dal dipartimento di Radiologia verranno registrati i seguenti dati per partecipante: I dati della scansione della tomografia computerizzata (TC) di stadiazione già eseguita presso il sito per standard di cura (SoC) saranno pseudo-anonimizzati e inviati al lettore centrale, insieme alla tomografia a emissione di positroni (PET)/TC e scansioni di risonanza magnetica cerebrale (MRI) ottenute per stadiazione del paziente, se disponibili.

Quindi, a seconda del gruppo (aRECIST o rATLAS), verranno presi in considerazione anche i seguenti passaggi:

rATLAS: campioni diagnostici di biopsia tissutale (idealmente 1 blocco o 25 vetrini - minimo richiesto: 10 vetrini) eseguiti presso il sito partecipante secondo lo standard di cura verranno spediti al laboratorio centrale per i test sui biomarcatori oncogeni. Dopo questa visita di riferimento, tutti i partecipanti a rATLAS possono iniziare il trattamento secondo SoC. Lo studio rATLAS termina dopo questa visita di riferimento e di iscrizione.

aRECIST: verrà prelevata una biopsia liquida (campione di sangue, 1 provetta da 10 ml) e spedita entro 2 giorni al laboratorio centrale per il test dei biomarcatori oncogeni. Per non influenzare il processo decisionale terapeutico, i risultati dei biomarcatori saranno condivisi con i siti solo dopo che è stata presa la decisione relativa alla terapia del NSCLC. I campioni diagnostici di biopsia tissutale che sono stati ottenuti per ATLAS (idealmente 1 blocco o 25 vetrini - minimo richiesto: 10 vetrini) eseguiti presso il centro partecipante secondo lo standard di cura verranno spediti al laboratorio centrale per il test dei biomarcatori oncogenetici. Nei casi in cui non si ottiene una biopsia tissutale standard, la biopsia con ago sottile e le cellule ottenute per SoC mediante aspirazione con ago sottile potrebbero essere analizzate e inviate al laboratorio centrale seguendo procedure specifiche. Dovrebbe essere disponibile materiale sufficiente per essere analizzato, altrimenti il ​​test genetico non sarebbe possibile.

Dopo il basale, tutti i partecipanti al gruppo aRECIST saranno sottoposti a chemioterapia e/o immunoterapia standard e saranno seguiti per un massimo di 2 anni per indagare su una possibile risposta al trattamento (RECIST manuale locale e centrale e automatizzato) mediante parametri di imaging e biopsia liquida. Questi partecipanti dovranno tornare in clinica per biopsie liquide (2 provette da 10 mL) a 3, 6, 12 e 24 mesi entro 5 giorni (prima o dopo) del loro follow-up di imaging come da SoC. È il personale del sito che sarà responsabile di fornire una copia di tutte le scansioni TC post-trattamento pertinenti (e scansioni PET/TC se disponibili) come effettuate per SoC insieme al punteggio RECIST locale, alle informazioni sui trattamenti NSCLC (classe, dose, durata) ed eventi correlati al NSCLC. I dati saranno raccolti in punti temporali secondo lo standard di cura (a 3, 6, 12 e 24 mesi circa). La partecipazione del partecipante a aRECIST terminerà 2 anni dopo il basale o prima in caso di decesso o qualsiasi evento che, a parere dello sperimentatore, richieda una conclusione anticipata.

In particolare, il personale del sito sarà responsabile di fornire una biopsia liquida (2 provette da 10 ml ciascuna) e di condividere i seguenti dati alle 3 (visita 1), alle 6 (visita 2), alle 12 (visita 3) e alle 24 (visita 4 ) mesi):

• Una copia di tutte le scansioni TC post-trattamento rilevanti - e scansioni PET/TC se disponibili - secondo SoC
• Descrizione dettagliata dell'acquisizione CT per ciascun partecipante, comprese le caratteristiche di iniezione del mezzo di contrasto
• Lettura locale della risposta al trattamento utilizzando i criteri RECIST 1.1 (lettura locale manuale), insieme al tempo necessario per valutare ciascun partecipante,
• Una biopsia liquida (2 provette da 10 ml ciascuna) entro 5 giorni dalla scansione TC eseguita per il follow-up dei partecipanti
• Informazioni sul/i trattamento/i per NSCLC (classe, dose, durata, periodi di tempo specifici)
• Eventi correlati a NSCLC.

Si considera che qualsiasi partecipante rATLAS abbia completato lo studio dopo aver eseguito la visita iniziale al basale (giorno 0), ad eccezione di coloro che partecipano anche a aRECIST. Si considera che i partecipanti a aRECIST abbiano completato lo studio dopo il periodo di follow-up di 2 anni, o prima, in caso di decesso o qualsiasi evento che, a giudizio dello sperimentatore, richieda una conclusione anticipata.